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Fiche méthode · Sciences

Vitesse et masse volumique : deux quotients à maîtriser

La vitesse et la masse volumique se calculent de la même manière : une grandeur divisée par une autre. Savoir réarranger la formule et convertir les unités règle presque tous les exercices.

Rédaction : MB Apps · Mise à jour le · 6 min de lecture

Vitesse, distance et durée

La vitesse indique la distance parcourue par unité de temps. Les deux autres formules s’en déduisent.

v = d ÷ t

d = v × t et t = d ÷ v

Exemple : 45 m parcourus en 3 s

  1. v = 45 ÷ 3 = 15

Vitesse : 15 m/s

Exemple : 120 km à 80 km/h

  1. t = 120 ÷ 80 = 1,5 h
  2. 0,5 h = 30 min

Durée : 1 h 30

Passer des km/h aux m/s

Une heure compte 3 600 secondes et un kilomètre 1 000 mètres. On passe donc d’une unité à l’autre en multipliant ou en divisant par 3,6.

km/h → m/s : ÷ 3,6

m/s → km/h : × 3,6

15 m/s correspondent à 54 km/h ; 90 km/h correspondent à 25 m/s.

Le piège de la vitesse moyenne

La vitesse moyenne est la distance totale divisée par la durée totale, et non la moyenne des vitesses.

Exemple : 120 km à l’aller à 60 km/h, retour à 40 km/h

  1. Aller : 120 ÷ 60 = 2 h ; retour : 120 ÷ 40 = 3 h
  2. Distance totale 240 km, durée totale 5 h
  3. 240 ÷ 5 = 48

Vitesse moyenne : 48 km/h, et non 50 km/h

La masse volumique

La masse volumique indique la masse d’un matériau par unité de volume. Elle se note ρ (la lettre grecque rhô).

ρ = m ÷ V

Exemple : 60 g pour 10 cm³

  1. ρ = 60 ÷ 10 = 6

Masse volumique : 6 g/cm³

L’eau a une masse volumique de 1 g/cm³, soit 1 kg/L ou 1 000 kg/m³. Un litre d’eau pèse donc environ 1 kg.

Un objet plein flotte sur l’eau si sa masse volumique est inférieure à 1 g/cm³ : c’est le cas de la glace (environ 0,92) mais pas du fer (environ 7,9).

Les pièges fréquents

  • Écrire 1,30 h pour 1 h 30 : une demi-heure vaut 0,5 h.
  • Faire la moyenne des vitesses au lieu de diviser la distance totale par la durée totale.
  • Mélanger km/h et m/s dans un même calcul.
  • Inverser la formule : ρ = m ÷ V, et non V ÷ m.
  • Oublier de convertir les grammes en kilogrammes, ou les cm³ en litres.

Exercices corrigés

Cherchez d’abord la réponse, puis ouvrez la correction.

  1. Une voiture parcourt 150 km en 2 h. Quelle est sa vitesse moyenne ?

    Voir la correction
    1. 150 ÷ 2 = 75

    Réponse : 75 km/h

  2. Combien font 20 m/s en km/h ?

    Voir la correction
    1. 20 × 3,6 = 72

    Réponse : 72 km/h

  3. Combien font 36 km/h en m/s ?

    Voir la correction
    1. 36 ÷ 3,6 = 10

    Réponse : 10 m/s

  4. Quelle distance parcourt-on en 45 min à 60 km/h ?

    Voir la correction
    1. 45 min = 0,75 h
    2. 60 × 0,75 = 45

    Réponse : 45 km

  5. Un objet de 270 g occupe 100 cm³. Quelle est sa masse volumique ?

    Voir la correction
    1. 270 ÷ 100 = 2,7

    Réponse : 2,7 g/cm³

  6. Un objet a une masse de 500 g et une masse volumique de 2,5 g/cm³. Quel est son volume ?

    Voir la correction
    1. V = m ÷ ρ
    2. 500 ÷ 2,5 = 200

    Réponse : 200 cm³

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